3GPP在R15中创建了一种极其灵活的高性能NR新空口。NR新空口为后续版本奠定了坚实的基础。下图列出了R16及以上版本中定义的NR增强,支持各种新服务或增强服务。
集成访问和回传(IAB)
集成访问和回传(IAB)是指在无线访问(供UE使用)与无线回传之间可以共享频谱,以连接基站核心网。IAB可在户外小基站中部署,也可在室内使用,未来甚至可应用于移动中继(例如公交车或火车)。可将IAB视为一种高效部署解决方案,该方案能够简化无线核心连接,同时降低基于相关光纤的传输网络的复杂程度。IAB还能缩短整体部署时间。下图(改编自[TR 38.874])所示为IAB部署示例。
在图中,两个基站、IAB节点X和IAB节点Z使用频谱为其UE提供无线访问,并与提供核心网(CN)连接的IAB载体基站通信。IAB节点不与CN直接相连,IAB载体则连接CN。此外,IAB载体可为其拥有的UE提供无线访问。按照R15中的规定,5G gNB可以分为集中式单元(CU)和分布式单元(DU)。IAB还支持多跃点链路。在该链路中,IAB节点A基站通过IAB节点Y与IAB载体相连。各基站间的网络同步对于IAB的有效部署至关重要。有效管理访问链路与回传链路之间的交叉干扰(CLI)也同样重要。
IAB节点包含一部DU和移动终端(MT)。IAB节点使用DU建立RLC信道,连接UE以及通往下游IAB节点的MT。IAB节点使用MT连接上游IAB节点或IAB载体。IAB载体包含一个CU,可用于自己的DU及其所有IAB节点的DU,同时将另一个DU用于支持其UE以及下游IAB节点的MT。
未授权的NR (NR-U)
基于LTE的授权频谱辅助接入(LAA)以机动原则使用授权频谱获得锚点载波频率,同时使用未授权频谱来提高吞吐量。LAA使用授权频谱和未授权频谱中的载波聚合并行传输数据。未授权频谱的特性是在某一时刻会出现大量频谱可供使用,因此LAA在干扰低于阈值时使用此类频谱。R16重新沿用了LAA的概念并结合基于NR的空口,支持更多使用未授权频谱的部署方案[TR 38.889]。NR-U的潜在部署方案概括如下。
场景A:授权频谱NR(主小区或PCell7))和未授权频谱NR(辅小区或SCell)之间的CA(载波聚合)未授权频谱中的NR Scell可能同时拥有DL和UL,或者只有前者。充当小型蜂窝的gNB可以轻松实现此类CA。
场景B:授权频谱LTE (PCell)与未授权频谱NR(主SCell或PSCell)间采用双连接。双连接意味着两个基站分别采用独立的调度器,在该场景中分别为LTE eNB和NR gNB。
场景C:未授权频谱中的独立组网NR。在该场景中,锚点载波频率无需处于授权的频谱范围内。在未授权频谱中只使用NR。此场景类似于MulteFire,其在未授权频谱中使用LTE,对授权频谱没有任何依赖性。
场景D:DL处于未授权频谱中,而UL处于授权频谱中。对于给定的UE,基于NR的gNB将未授权频谱用于下行链路,而将授权频谱用于上行链路。该场景针对DL流量极大的情况,例如视频流。
场景E:授权频谱NR (PCell)与未授权频谱NR (PSCell)之间的双连接。在此场景中,一个gNB使用授权频谱提供PCell,另一个gNB使用未授权频谱。
NR-U最初侧重于7 GHz以下的未授权频谱,未来将支持频率更高的未授权频谱。NR-U的目标频段包括广泛使用的5GHz频段(例如5.150GHz至5.925 GHz)和新的6GHz频段(例如美国为5.925GHz至7.125GHz,欧洲为5.925 GHz至6.425 GHz)。
URLLC增强
R15 NR定义基准帧结构,以支持URLLC应用。然而,对于娱乐业、工厂自动化、运输业(例如ITS用例和远程驾驶用例)以及配电应用中的增强型AR/VR,需要更多的NR增强功能才能提高可靠性(例如出错率从10E–5下降到10E–6)、降低延迟(例如约0.5ms到1ms)并确保精准同步(例如大约几毫秒)。
下图概括了支持更多URLLC用例所需的目标增强。
工业物联网(IIoT)增强
毫无疑问,URLLC增强将使工业IoT受益,但工业IoT还有一些需要额外增强的特定要求。例如,需要支持无线以太网和时间敏感型网络(TSN)。以下IIoT的特定增强是3GPP的目标[TR 38.825]。
新频段
在R15中,3GPP最初定义了FR1以覆盖450 MHz至6 GHz的频段,同时定义了涵盖24.250 GHz至52.6 GHz频段的FR2。后来,R15中的FR1进行了扩展,可覆盖410 MHz至7.125 GHz的频率范围,从而将频率更高的6 GHz未授权频谱以及400 MHz左右的任何可用频谱(例如,约410 MHz至约430 MHz的T-GSM 410或GSM集群系统)纳入覆盖范围。3GPP正在探索在7.125 GHz至24.250 GHz范围内以及超过52.6 GHz的频段中加入更多频段。7.125 GHz至24.250 GHz的频率范围可划分为多个频段,例如7.125 GHz至大约10-13 GHz、10-13 GHz至16-18 GHz以及16-18 GHz至24.250 GHz。可对现有FR1/FR2进行扩展,也可以定义新的FR。对于52.6 GHz至71 GHz这样更高的频率范围,可以定义新的OFDM参数集。
与低频相比,52.6 GHz以上这样的高频在RF前端的传播路径损耗更高、相位噪声更大、插入损耗更大,并且低噪声放大器(LNA)噪声、模数转换器(ADC)噪声也更大,但功率放大器的效率则有所下降 。
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